EDA作业讲述.doc

信号发生器设计 1.设计原理 结构框图：根据设计要求，构造信号发生器的结构框图。 分频网络： 根据已有时钟信号的频率、实际产生信号的频率以及D/A转换器时钟频率的需求，决定分频网络分频系数的设计。 信号产生： 用计数器直接产生波形信号输出，或者采用查找表方式产生波形信号，用计数器产生存储器的地址，在存储器中存放波形信号输出的数据。 信号控制： 控制模块可以用数据选择器实现，用6选1数据选择器实现对6种信号的选择。 D/A控制器： 按照D/A转换器的时序要求，D/A控制器产生D/A转换器的控制信号，将波形数据经过D/A控制器送入D/A转换器，将数字信号转换为模拟信号，产生模拟信号输出。D/A转换器TLC7528是2路、8位的数字/模拟转换器，通过运放NE5532实现电流电压转换，模拟信号分别从J1，J2和VGA输出，其内部包含两个数据锁存器，通过数据输入端DB0~DB7传送，控制输入端决定数据存入哪个数据锁存器。 通过状态机实现FPGA对TLC7528的控制，按要求依次输出控制信号。FPGA的dac输出信号与TLC7528的相连，FPGA的data输出信号与TLC7528的数据输入端相连，FPGA的cs和wr输出信号分别与TLC7528的CS和WR相连。 信号产生： 递增锯齿波利用计数器产生递增锯齿波信号。设计复位信号reset使输出清零，高电平有效；reset为低电平时，在输入时钟信号clk的作用下，设计一个8位二进制加法计数器，输出信号依次从全0变为全1，计为全1后恢复为全0，不断循环，从而产生递增锯齿波信号输出。 正弦波信号利用ROM产生正弦波信号。首先用计数器产生存储器的地址，接着读取存放在存储器中的正弦波信号数据。 2.实现过程 信号发生器的设计：采用混合描述的层次化设计方案，在调用这些子模块，采用原理图方式实现信号发生器的系统电路连接。 子模块的设计有： a.递减锯齿波signal2的设计实现 b. 三角波signal3的设计实现 c. 阶梯波signal4的设计实现 d. 方波信号signal5的设计实现 e.正弦信号signal6的设计实现 f.数据选择器mux61设计实现: 数据选择器的选择端信号sel[2..0]共3位，数据端共6组，每组信号均是8位，分别是d1[7..0]、…、d7[7..0]，输出信号q[7..0]。 g.分频网络设计实现：利用二进制计数器的分频实现。通过将计数器状态输出端的信号引出，即可得到不同的频率信号。 3.顶层原理图 连接三个模块电路：信号发生器电路signal7、分频网络fclk以及DAC控制模块dac_control连接在一起， 将FPGA的输出信号cs、wr、dac_ac和data[7..0]与TLC7528对应引脚相连，将程序下载到目标芯片中，用示波器观察输出波形，若运行结果正确，可以实现各种波形的选择输出。 电路signal7是将递增锯齿波信号模块signal1、递减锯齿波信号模块signal2、三角波信号模块signal3、阶梯波信号模块signal4、方波信号模块signal5、正弦信号模块signal6和数据选择器mux61电路连接形成。 4.子程序 递增锯齿波信号signal1的程序： library ieee ; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity signal1 is --产生递增锯齿波模块signal1 port(clk,reset:in std_logic; --复位信号reset，时钟信号clk q:out std_logic_vector(7 downto 0));--输出信号q，8位数字信号 end signal1; architecture a of signal1 is begin process(clk,reset) variable tmp:std_logic_vector(7 downto 0); begin if reset=1 then --复位信号reset=1有效，启始状态 tmp: elsif rising_edge(clk)then --复位信号无效，时钟信号有上升沿 if tmp then --计数值全1，恢复到全0状态 tmp: else tmp:=tmp+1; --加法计数 end if; end if; q=tmp; --信号输出，产生递增锯齿波信号 end process; end a; 递减锯齿波signal2的程序: library ieee; use ieee.std_logic_11